Нейрон и синапс. Механизм развития эмоций и стресса

Введение
Нервная система играет наиболее важную роль в регуляции дейтельности органов и систем человека, обеспечивает согласованность работы клеток, тканей, органов и их систем, за счет чего организм функционирует как единое целое. Именно нервная система осуществляет взаимосвязь организма с окружающей средой. Деятельность нервной системы лежит в основе восприятия чувств, обучаемости, запоминания, речи и мышления ,то есть психических процессов, с помощью которых человек не только познает окружающую среду, но и может активно ее изменять.
Цель данной работы – рассмотреть структуру, строение и функции таких функциональных единиц нервной системы как нейрон и синапс , а так же изучить механизм развития таких явлений как эмоции и стресс.
1.Строение и функции нейрона и синапса.
1.1Строение и функции нейрона.
Нейрон - является структурно-функциональной единицей нервной системы. Данная клетка высоко специализирована и содержит ядро, тело клетки и отростки. В организме человека насчитывается более 100 миллиардов нейронов.
Функции нейронов: как и прочие клетки, нейроны обеспечивают поддержание собственной структуры и функции, способны приспосабливаться к изменяющимся условиям и оказывать регулирующее влияние на соседние клетки. Однако основной функцией нейронов является переработка информации: получение, проведение и передача импульсов другим клеткам.
Передача импульсов происходит через синапсы с рецепторами сенсорных клеток органов или иными нейронами, либо непосредственно из окружающей среды с помощью специализированных дендритов. Проведение информации происходит по аксонам, передача - через синапсы.
Строение нейрона:
Тело нервной клетки состоит из протоплазмы, снаружи ограниченной мембраной из билипидного слоя. Липиды, располагаются гидрофобными хвостами друг к другу, чем образуют гидрофобный слой, который пропускает только жирорастворимые вещества. На мембране расположены белки на поверхности которых расположены полисахариды - гликокаликс, благодаря которым клетка способна воспринимать внешнее раздражение. А так же в мембране находятся интегральные белки, которые пронизывают мембрану насквозь, в них находятся ионные каналы.
В теле нейрона содержатся ядро (с множеством ядерных пор) и органеллы – находится развитый синтетический аппарат, гранулярная ЭПС, аппарат Гольджи. Нейрон обладает развитым цитоскелетом, проникающим отростки нейрона. Цитоскелет способствует поддержанию формы клетки, его нити служат путями для транспортировки органелл и помещенных гранулы или вакуоли веществ (например, нейромедиаторов).
Отростки. Различают два вида отростков: дендриты и аксон.
Аксон - длинный отросток, служащий для проведения импульсов от тела нейрона, может иметь миелиновую оболочку. Местом возникновения возбуждения у большинства нейронов является аксонный холмик ,расположенный в месте отхождения аксона от тела. У всех нейронов эта зона называется триггерной.
Дендриты - как правило, обладают короткими и сильно разветвлёнными отростками, которые служат местами образования влияющих на нейрон возбуждающих и тормозных синапсов. Не имеют миелиновую оболочку.
Классификация нейронов:
На основании количества и расположения дендритов и аксона нейроны делятся на:
Безаксонные нейроны - небольшие клетки, находящиеся близи спинного мозга в межпозвоночных ганглиях, они не имеют анатомических признаков разделения отростков на дендриты и аксоны. Все отростки у клетки очень похожи. Функция безаксонных нейронов изучена недостаточно.
Униполярные нейроны - нейроны с одним отростком, присутствуют, например в сенсорном ядре тройничного нерва в среднем мозге.
Биполярные нейроны – нейроны обладающие лишь одним аксоном и одним дендритом, расположены в специализированных сенсорных органах - сетчатке глаза, обонятельном эпителии и луковице, слуховом и вестибулярном ганглиях;
Мультиполярные нейроны - Нейроны с одночным аксоном и несколькими дендритами. Данный вид нервных клеток наиболее распространён в ЦНС.
Псевдоуниполярные нейроны - являются уникальными в своём роде. От тела отходит один отросток, который сразу же Т-образно разделяется. Весь этот отросток покрыт миелиновой оболочкой и представляет собой аксон, хотя по одной из ветвей возбуждение идёт к телу нейрона. Структурно дендритами являются разветвления на конце этого отростка. Триггерной зоной представлено начало этого разветвления (т.е. располагается вне тела клетки). Такие нейроны обычно встречаются в спинальных ганглиях.
Классификация нейронов, согласно их функции:
Чувствительные нейроны (1.Афферентные, сенсорные или рецепторные). К данным нейронам относятся первичные клетки органов чувств и псевдоуниполярные клетки, у которых дендриты имеют свободные окончания.
Моторные нейроны (эффекторный, двигательный или эфферентный). К нейронам данного типа относятся конечные нейроны - ультиматные и предпоследние – неультиматные.
Вставочные нейроны (ассоциативные или интернейроны) - эта группа нейронов осуществляет связь между эфферентными и афферентными, их делят на комиссуральные и проекционные (головной мозг).
1.2 Строение и функции синапсов.
Синапс — это особая структура, которая обеспечивает проведение сигнала от одной клетки к другой.
Функцией синапса является передача возбуждения или торможения с нервного волокна на иннервируемую клетку.
Синапсы состоят из трех основных структур:
Пресинаптическая мембрана, покрывающая расширенное нервное окончание, которое представляет собой нейросекреторный аппарат. В ней находятся гранулы,в которых депонируются медиаторы, и митохондрии, обеспечивающие синтез медиатора.
Постсинаптическая мембрана — утолщенная часть мембраны клетки, с которой контактирует пресинаптическая мембрана. Она имеет ионные каналы, следовательно, способна к генерации потенциала действия. А так же на ней расположены рецепторы, воспринимающие действие медиаторов.
Синаптическая щель представляет собой промежуток между пресинаптической и постсинаптической мембранами, который заполнен жидкостью, по составу сходной с плазмой крови.
Виды синапсов:
По локализации выделяют:
Нервно-мышечные синапсы.
Нервно-железистые синапсы.
Нейро-нейрональные синапсы,которые делятся на аксо-аксональные, аксо-дендритические, аксо-соматические, дендро-соматические, дендро-дендротические.
По характеру оказываемого эффекта:
Вызывающие возбуждение.
Вызывающие торможение.
По способу передачи импульса:
Электрические синапсы имеют очень малую синаптическую щель и пониженное электрическое сопротивление между пресинаптической и постсинаптической мембранами. Благодаря наличию поперечных каналов между мембранами и низкому сопротивлению, электрический импульс легко проходит через мембраны. Обладает большей скоростью проведения возбуждения по сравнению с другими видами синапсов и низкой восприимчивостью к воздействию различных химических веществ.
Химические синапсы, в которых возбуждение с пресинаптической мембраны на постсинаптическую мембрану передается с помощью медиаторов.
Смешанные синапсы, в которых может происходить передача возбуждения с помощью как электрических импульсов, так и медиаторов.
2.Физиологические механизмы возникновения эмоций.
Эмоция – особая форма психического отражения, которая в форме непосредственного переживания отражает субъективное отношение человека к определенным явлениям. Особенностью эмоций является то, что они отражают значимость объектов и ситуаций, действующих на субъект, обусловленную отношением их объективных свойств к потребностям самого субъекта. Таким образом эмоции выполняют функции связи между действительностью и потребностями.
Эмоциональный компонент выполняет особенную роль в мотивации человека. Эмоция, возникающая в составе мотивации, играет важную роль в определении направленности поведения.
Эмоции находят выражение не только в двигательных реакциях, но и в уровне тонического напряжения мышц.
В ЛПУ мышечный тонус часто используется как показатель измерения аффекта. Среди многих специалистов повышенный мышечный тонус рассматривается как показатель ухудшения эмоционального состояния, появление дискомфорта или состояния тревоги. Тоническая реакция генерализована и захватывает все мышцы, в результате чего затрудняется выполнение точных движений. Так же она может привести к возникновению тремора и хаотичных, неуправляемых движений.
Эмоциональные переживания всегда сопровождаются определенными изменениями деятельности нервной системы, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, эндокринной системы, мышечной системы и т. п. Под влиянием эмоций меняется голос, выражение глаз, окраска кожи. Эмоции способны охватывать своим влиянием весь организм человека, дезорганизовать или, напротив, улучшать его деятельность.
Одним из наиболее информативных индикаторов изменения эмоционального состояния человека является его голос. Разработаны специальные методы, позволяющие по голосу распознавать появление эмоциональных переживаний, а также подразделять их на положительные и отрицательные. Для этого голос человека, записанный на информационный носитель, подвергается частотному анализу. Установлено, что по мере увеличения эмоционального напряжения ширина частотного спектра произносимых слов и звуков расширяется и сдвигается в область более высокочастотных составляющих. При этом для отрицательных эмоций спектральная энергия концентрируется в более низкочастотной части смещенного спектра, а для положительных эмоций — в его высокочастотной зоне.
На качество эмоции определяющее действие оказывает темперамент, ситуация, гормональный фон и уровень нейротрансмиттеров у человека к моменту события.
Большинство физиологических изменений при эмоциях относятся к активации симпатической нервной системы:
Повышение АД и увеличение ЧСС
Учащение ЧДД.
Расширение зрачков.
Повышение потливости.
Снижение секреции слюны и слизи (проявляется сухостью во рту)
Гипергликемия.
Ускорение свертываемости крови.
Перераспределение крови из живота и кишечника в мозг.
Подьем волос кожи — возникновение «Гусиной кожи».
Симпатическая реакция нервной системы готовит организм к использованию большого количества энергии.
После разрешения эмоции — парасимпатическая нервная система возвращает организм в исходное состояние.
В результате таких эмоций как «Страх» и «Злость» организм готовится к сражению или отступлению. Некоторые из этих проявлений наблюдаются при «Удовольствии» и «Сексуальном возбуждении». Такие эмоции как «Скорбь» или «Тоска» могут выражаться в депрессии и ухудшении реакции, а так же проявляться астенией.
Типичная тенденция активности обусловливает проявление определенной эмоци. Агрессия — типичная тенденция в ответ на злость. Агрессивная реакция у человека регулируется корой полушарий головного мозга и может быть частью приобретенного опыта. Согласно теории социального обучения агрессивное поведение может быть приобретено в раннем возрасте в результате имитации поведения в сценах насилия увиденных детьми по телевидению.
Информационная теория эмоций – это заложенное И.П. Павловым учение о высшей нервной деятельности головного мозга. Оно не относится ни к традиционной физиологии мозга, ни к психологии, так как является качественно новой областью знания, основывающуюся на системном подходе к психике и поведению.
Сутью данного подхода является охват обеих сторон психики – нейрофизиологические механизмы и отражательно-регуляторные функции, ее соотнесенность с потребностями личности и окружающим миром.
При изучении влияния эмоций на деятельность было показано значение качества потребности, на основе которого возникает эмоциональное состояние. Чрезвычайно важным является вопрос о том, идет ли речь о потребности, инициирующей данную деятельность, или эмоцию порождает какая либо посторонняя мотивация.
В своих трудах физиолог И.П. Павлов указывал на факторы, неразрывно связанные с вовлечением мозговых механизмов эмоций. Это присущие организму потребности, влечения, отождествлявшиеся Павловым с врожденными рефлексами. Но ученый понимал, что многообразие человеческих эмоций не может быть сведено к безусловным рефлексам. Павловым был открыт механизм, вследствие действия которого в процесс условно-рефлекторной деятельности высших животных и человека вовлекается мозговой аппарат, отвечающий за формирование и реализацию эмоций.
На основании опытов, посвященных явлению системности или динамической стереотипии в работе больших полушарий головного мозга, Павлов сделал вывод, что под влиянием внешнего стереотипа повторяющихся воздействий в коре больших полушарий формируется устойчивая система внутренних процессов. Согласно мнению Павлова, описанные процессы в больших полушариях отвечают тому, что мы субъективно в себе обыкновенно называем чувствами в общей форме положительных и отрицательных чувств и в огромном ряде оттенков и вариаций, благодаря или комбинированию их, или различной напряженности.
Большое значение для понимания физиологических явлений имело открытие нервных центров эмоций в глубинах мозга. Вживляя в подкорковые области мозга животных микроэлектроды, ученые смогли установить, что раздражение одних участков вызывает переживание удовольствия, других — страдания.Открыты центры, раздражение которых вызывает гнев, страх, дружелюбие и т. д. Есть данные, что и в мозгу человека есть центры, порождающие определенные эмоции.
3.Физиологические механизмы возникновения стресса.
Стресс (или общий адаптационный синдром) – это неспецифический компонент адаптации к изменениям условий существования организма, благодаря чему мобилизуются энергетические и пластические запасы для специфической адаптационной перестройки различных систем организма.
Виды стресса:
Острый - механизмы защиты запускаются на короткое время – именно в момент действия стрессора. Хронический - стрессор действует продолжительное время и, вследствие чего реакция на него и механизм защиты от этого стрессора имеет свои особенности.
Физический стресс - защита от воздействия физических факторов (ожог, травма, сверхсильный шум).
Психоэмоциональный – защита от психогенных факторов, вызывающих отрицательные эмоции.
По Г.Селье:
Эустресс – защитная реакция протекающая без потерь для организма.
Дистресс – защита от повреждающего фактора происходит с ущербом для организма и с ослаблением его возможностей.
Чем выше интенсивность стрессорного воздействия, тем выше вероятность перехода эустресса в дистресса.
Стрессоры – это факторы внешней или внутренней среды, вызывающие стресс-реакцию. К таким факторам относят:
1) вредные стимулы окружающей среды (загазованность, высокий уровень радиации, неблагоприятный микроклимат)
2) нарушение физиологических процессов в организме (например, при различных заболеваниях).
3) необходимость ускоренной обработки информации– работа в условиях дефицита времени.
4) работа в условиях риска для собственной жизни или других людей.
5) осознаваемая угроза жизни.
6) изоляция или заключение.
7) Изгнание, гонение, групповое давление (социальный фактор).
8) отсутствие контроля над событиями.
9) отсутствие жизненной цели.
10) депривация – отсутствие раздражителей.
Механизм развития стресса:
Раздражение (действие стрессора) подвергается анализу в головном мозге: информация от рецепторов одновременно поступает в неокортек, ретикулярную формацию, лимбическую систему и гипоталамус, где оценивается с позиций эмоционального состояния.
В неокортексе два потока – «нейтральный» и «эмоционально окрашенный» соединяются, вследствие чего происходит оценка значимости информации для организма и если раздражитель воспринимается как угроза, или что-то крайне неприятное, то в ответ возникает сильное психоэмоциональное возбуждение, которое запускает последующую цепь реакций.
Следовательно, стрессор является фактором, интерпретация которого в мозге вызывает психоэмоциональную реакцию. С этих позиций очень важна оценка событий и различных воздействий человеком. Поэтому профилактика стресса во многом связана с правильной оценкой ситуации..Итак, сильное психоэмоциональное возбуждение вызывает прежде всего активацию высших вегетативных центров, в том числе эрготропных, в основном задних ядер гипоталамуса, и активацию симпатической нервной системы: это повышает функциональные возможности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, скелетной мускулатуры. Одновременно происходит и повышение активности трофотропных ядер гипоталамуса, что увеличивает активность парасимпатической вегетативной нервной системы – это обеспечивает высокие возможности восстановительных процессов, направленных на сохранение гомеостаза в организме.
Из этого следует, что активация симпатической и парасимпатической системы – это 1-й этап в стресс-реакции, или в системе общего адаптационного синдрома.
Если же стрессор продолжает воздействовать, то симпатическая система из-за ограниченности запасов медиаторов более не может противодействовать ему и тогда включается второй механизм (2-й этап стрессовой реакции), который носит название реакция «битвы-бегства».
Центральный орган этого механизма – мозговой слой надпочечника. Реакция «битвы-бегства» рассматривается как мобилизация организма, подготавливающая мышцы к активности в ответ на действие стрессора. Она позволяет организму либо бороться с угрозой, либо бежать от неё. Предполагается, что начало этой реакции – это возбуждение миндалевидного ядра (лимбическая система). Из миндалевидного ядра поток сигналов направляется к эрготропным ядрам гипоталамуса, оттуда возбуждение направляется к грудному отделу спинного мозга, а затем в мозговой слой надпочечников. В ответ происходит выброс адреналина и норадреналина, вследствие чего повышается артериальное давление, повышается сердечный выброс, снижается кровоснабжение в неработающих мышцах и органах, возрастает уровень свободных жирных клеток (активация липолиза), уровень триглицеридов, холестерина, глюкозы. Продолжительность этой реакции примерно в 10 раз больше, чем 1-й.
1-й и 2-й этапы стрессовой реакции иногда называют симпато-адреналовой реакцией.
Если стрессовый фактор продолжает оказывать воздействие, не компенсируемое реакцией «битва-бегство», то наступает следующий 3-ий этап в стресс-реакции – активация других эндокринных механизмов (эндокринных осей): адренокортикального, соматотропного и тиреоидного.
Главное звено стресс-реакции представлено адрено-кортикальным механизмом. Этот механизм включается в том случае, если активация симпатической нервной системы и мозгового слоя надпочечника оказывается неэффективной.
Ключевое в этом защитном механизме – это выделение глюкокортикоидов (кортизола, гидрокортизона и др.). Данные гормоны вызывают существенное повышение энергетических запасов: возрастает уровень глюкозы (за счет неоглюкогенеза) и свободных жирных кислот.
Однако повышенное выделение глюкокортикоидов приводит одновременно и к нежелательным эффектам: резко снижается интенсивность механизмов иммунного ответа, происходит атрофия вилочковой железы (тимуса), повышается риск развития язвенной болезни желудка, возникновени инфаркта миокарда, вследствие спазма сосудов. Повышение продукции альдостерона, которое возникает при усиленном выбросе в кровь аденокортикотропного гормона, провоцирует повышенную реабсорбцию ионов натрия в почках, пассивную реабсорбцию воды, что приводит к росту артериального давления.
Считается, что одновременно активируется соматотропный механизм.
Соматотропный гормон за счёт выделения соматомедина снижает чувствительность к инсулину, увеличивает мобилизацию накопленных в организме жиров, а в результате чего происходит повышение содержания в крови глюкозы и свободных жирных кислот.
Так же, происходит активация тиреоидного механизма (тиреоидной оси).
Тиреоидные гормоны увеличивают чувствительность тканей к циркулирующим в крови катехоламинам, повышают уровень образования энергии, провоцируют тахикардию и повышение сократимости сердца, повышение артериального давления.
Возбуждение гипоталамических областей вызывает повышенное образование бета-липотропина гипофизом, что вызывает образование эндогенных опиатов – энкефалинов, эндорфинов, динорфинов. Эти вещества являются компонентами стресс-лимитирующей системы.
Активация трёх эндокринных механизмов: адрено-кортикального, соматотропного и тиреоидного – представляет собой суть общего адаптационного синдрома, или стресс-реакции.
Согласно Г.Селье, в этой реакции следует выделять три стадии:
1) тревоги;
2) резистентности;
3) истощения.
Эти стадии отражают процесс ответа организма на длительно действующий стрессовый фактор.
Стадия тревоги проявляется мобилизацией всех защитных механизмов организма. Все три эндокринных механизма включаются в реакцию, наблюдается выброс лимфоцитов из тимуса (опустошение тимуса), лимфатических узлов, снижается образование эозинофилов, а в желудке могут образовываться язвы. Длительность - 6-48 часов.
В случае если раздражитель продолжает влиять на организм, то происходит наступление 2-й стадии – стадии резистентности и одновременно возрастает устойчивость к другим агентам (возникает перекрестная резистентность).При этом, частично снижается продукция соматотропного и тиреоидных гормонов, что приводит к гипертрофии коры надпочечников и существенному увеличению продукции глюкокортикоидов. В итоге, несмотря на действие стрессора, гомеостаз организма сохраняется.
Но возможности синтеза глюкокортикоидов не безграничны, а также снижается эффективность их воздействия на органы-мишени, поэтому при продолжающемся воздействии стрессора наступает 3-я стадия.
3-я стадия – стадия истощения. Во время этой стадии снижаются размеры коры надпочечников, уменьшается продукция глюкокортикоидов и вновь запускаются в реакцию соматотропный и тиреоидный механизмы. В эту стадию происходит гибель организма.
Стресслимитирующая система:
Это совокупность механизмов, препятствующих побочным эффектам действия участников стресс-реакции или снижающие интенсивность их воздействия на органы-мишени. К этим механизмам относят:
ГАМК-эргическая система. Гамма-аминомасляная кислота выделяется многими нейронами ЦНС, в том числе тормозными. Под влиянием ферментов ГАМК превращается в мозге в гамма-оксимасляную кислоту (ГОМК), которая обладает способностью тормозить деятельность многих структур мозга, в том числе гипоталамуса. В результате не происходит запуск стрессовых реакций.
Под влиянием стрессора в гипофизе возрастает продукция бета-липотропина, из которого синтезируются эндогенные опиаты – энкефалины, эндорфины, динорфины. Они способны вызывать эйфорию, снижать болевую чувствительность, повышать работоспособность, увеличивать возможность выполнения длительной мышечной работы, снижать чувство тревоги. Таким образом, это способствует снижению психогенных реакций человека на раздражители, уменьшает интенсивность эмоциональной реакции, запускающей реакции стресса.
Простагландины – это преимущественно простагландины группы Е. Их продукция при стресс-реакции возрастает, так как глюкокортикоиды вызывают активацию перекисного окисления липидов и выход ферментов лизосом, в том числе фосфолипазы А2, которая участвует в образовании предшественника простагландинов – арахидоновой кислоты. Простагландины группы Е снижают чувствительность некоторых тканей к действию катехоламинов за счёт уменьшения концентрации свободных адренорецепторов. Особенно это выражается в отношении чувствительности нейронов центральной нервной системы к норадреналину
Антиоксидантная система. При действии глюкокортикоидов активируется перекисное окисление липидов, впоследствии чего образуются свободные радикалы, которые приводят к активации многих биохимических реакций в клетке нарушающих её жизнедеятельность. Но в организме имеются эндогенные ингибиторы этих свободнорадикальных процессов - антиоксиданты: ферменты супероксиддисмутаза и каталаза, витамины Е, аскорбиновая кислота, серосодержащие аминокислоты (цистеин, цистин).
Трофотропные механизмы. Согласно мнению Эверли и Розенфельда, активация парасимпатической нервной системы во время стресс-реакции является важнейшим механизмом защиты от побочных эффектов общего адаптационного синдрома.
Кроме запуска этого защитного механизма естественным путем, есть возможность искусственного повышения активности парасимпатической системы, что возможно применять в качестве средства профилактики со стресса.
Они предлагают использовать умеренную физическую нагрузку, так как после неё происходит повышение тонуса парасимпатической вегетативной нервной системы, мышечную релаксацию, психологическую релаксацию либо медитацию. Медитация представляет собой различные формы концитрации – повторение определенных фраз или слов («мантры»), повторение определенных действий, к примеру, осуществление дыхательных движений с концентрацией внимания на них, обдумывание какой-либо парадоксальной проблемы.
Особое место в профилактике стресса берут на себя дыхательные движения. Переход на диафрагмальное дыхание приводит к повышению активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и вследствие этого к снижению влияния стрессора на организм.
Заключение:
Центральная нервная система (ЦНС) – основная часть нервной системы человека, состоящая из скопления нейронов и их отростков.
Ключевой функцией ЦНС является осуществление простых и сложных высокодифференцированных отражательных реакций, которые получили название рефлекс. У человека низшие и средние отделы ЦНС – спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, промежуточный мозг и мозжечок осуществляют регуляцию деятельности отдельных органов и систем организма, обеспечивают взаимодействие между ними, способствуют единству организма и целостности его жизнедеятельности. Высший отдел ЦНС – кора больших полушарий головного мозга и ближайшие подкорковые образования – в основном осуществляют регуляцию связи и взаимодействия организма с окружающей его средой.
Именно в результате реакций, происходящих в центральной нервной системе возникают такие реакции , как стресс (или общий адаптационный синдром) и возникновение эмоций у человека.
Список литературы:
Ганс Селье «Стресс без дисстресса»,издательство «Прогресс) 1982 – 128 с.
Ступина С.Б., Филипьечев А.О. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. – М.: Высшее образование. 2010. – 149 с.
Смирнов В.М., Яковлев В.Н. Физиология центральной нервной системы. - М., 2002
Физиология человека / Под ред. В.М.Смирнова. - М., 2001.